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1、機械設(shè)計課程設(shè)計,第一章 概述,一、課程設(shè)計的目的 1.了解機械設(shè)計的基本方法，熟悉并初步掌握簡單機械的設(shè)計方法、步驟。 2.綜合運用已學(xué)過的先修課的有關(guān)理論和知識進行工程設(shè)計，培養(yǎng)設(shè)計能力、理論聯(lián)系實際的能力以及獨立工作的能力。 3.進行機械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，熟悉與機械設(shè)計有關(guān)的標準、規(guī)范、資料、手冊等。,二、課程設(shè)計的內(nèi)容,一般的傳動裝置設(shè)計內(nèi)容有： 1.傳動方案的擬訂； 2.電動機的選擇及運動學(xué)參數(shù)的計算； 3.傳動件的設(shè)計； 4.軸的設(shè)計； 5.軸承的選擇計算； 6.鍵、聯(lián)軸器的選擇和校核； 7.裝配圖設(shè)計； 8.零件圖設(shè)計； 9.編寫設(shè)計說明書。,三、課程設(shè)計的任務(wù),1、設(shè)計工作量

2、 （1）減速器裝配圖1張（1號圖紙），計算機繪圖或手工繪圖； （2）零件工作圖2張（3號圖紙），手工繪圖，要求齒輪類零件和軸類零件圖各1張； （3）設(shè)計計算說明書1份（A4紙，20頁以上）。,2、課程設(shè)計題目以教師指定為準。注意發(fā)給你們的資料。 例如：題目1：垂直斗式提升機傳動裝置設(shè)計（C） 題目2：機械廠裝配車間輸送帶傳動裝置設(shè)計（D） 題目3：懸掛式輸送機傳動裝置設(shè)計（E） 題目4：螺旋輸送機傳動裝置設(shè)計（F） 題目5：塔式起重機行走部減速裝置設(shè)計（H）,題目1垂直斗式提升機傳動裝置設(shè)計（C）,題目2：裝配車間輸送帶傳動裝置設(shè)計（D）,題目3：懸掛式輸送機傳動裝置設(shè)計（E）,題目4：螺旋輸

3、送機傳動裝置設(shè)計（F）,題目6：塔式起重機行走部減速裝置設(shè)計（H）,減速器系統(tǒng)方案參考圖例,減速器裝配圖參考圖例,減速器裝配圖參考圖例,1.傳動裝置總體設(shè)計(3天）2.裝配草圖設(shè)計（1周）3.裝配工作圖設(shè)計（3天）4.零件工作圖設(shè)計（1天） 5.編寫設(shè)計計算說明書（2天） 6.答辯（1天）,四、課程設(shè)計計劃（3周）,五、成績評定,根據(jù)設(shè)計過程的表現(xiàn)、圖紙質(zhì)量、說明書及答辯四方面綜合情況評定成績，按優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格評分，獨立實踐環(huán)節(jié)課程記載成績。,六、主要參考書 包括機械設(shè)計、機械設(shè)計課程上機與設(shè)計主教材、機械設(shè)計（零件）課程設(shè)計指導(dǎo)書、機械（零件）設(shè)計手冊和圖冊等。,1. 吳相憲

4、,王正為,黃玉堂主編. 實用機械設(shè)計手冊. 徐州: 中國礦業(yè)大學(xué)出版社,19952. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊. 北京:高等教育出版社, 1991 3.哈爾濱工業(yè)大學(xué)主編 . 機械零件課程設(shè)計指導(dǎo)書. 北京:高等教育出版社, 19874.陳淑連,張愛淑,徐桂云主編.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書. 徐州: 中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1995,七、課程設(shè)計的要求1.明確學(xué)習(xí)目的，端正學(xué)習(xí)態(tài)度2.在教師的指導(dǎo)下,由學(xué)生獨立完成3.正確處理理論計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系4.正確處理繼承與創(chuàng)新的關(guān)系5.正確使用標準和規(guī)范,第2章 傳動裝置總體設(shè)計,一、選擇電動機1.選擇電動機類型(見指導(dǎo)書）常用：Y

5、系列三相異步電動機同步轉(zhuǎn)速：3000 1500 1000 750 級數(shù)： 2 4 6 8電動機安裝型式和尺寸,2.確定電動機的功率,傳動裝置總效率,1-帶傳動；2-軸承；3-齒輪嚙合；4-聯(lián)軸器；5-工作機,(2)確定電動機型號 例：Pd = 3.6 kW,查取電動機軸外伸端尺寸: D-直徑 E-長度等，,電機額定功率為：4 kW,二、傳動裝置總傳動比的確定和分配1.確定總傳動比ia,2.分配各級傳動比,(1) 各級傳動比應(yīng)在推薦范圍內(nèi)選取，不得超過最大值。,(4)圓錐-圓柱齒輪減速器,或,(2)展開式二級圓柱齒輪減速器,分配原則:,(3)同軸式二級圓柱齒輪減速器 i1i2= i,注意：（1）

6、尺寸協(xié)調(diào)、互不干涉,（2）尺寸緊湊、便于潤滑,按工作機所需電動機功率Pd 計算，也可按電動機額定功率Ped 計算。 見指導(dǎo)書。,三、傳動裝置運動、動力參數(shù)計算 計算各軸的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T,列匯總表：,第3章 傳動件設(shè)計計算,一、減速器外傳動零件設(shè)計,1.普通V帶傳動已知：P、n、T、i,2.鏈傳動已知：P、n、T、i,設(shè)計步驟：見教科書例題,3.開式齒輪傳動已知：P、n、T、i,1.高速級齒輪傳動已知：P、n、T、i設(shè)計步驟：見教科書例題,2.低速級齒輪傳動已知：P、n、T、i設(shè)計步驟：見教科書例題,二、減速器內(nèi)傳動零件設(shè)計,三、按轉(zhuǎn)矩初步計算軸的最小直徑,注意：1.鍵槽,單鍵：加3%5

7、%,雙鍵：加7%10%,2.圓整為標準直徑,3.或按聯(lián)軸器圓整直徑,四、驗算工作速度誤差,五、減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸,注意：,、,8，,第4章 傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計,傳動裝置中包含已設(shè)計的傳動零件(如齒輪、蝸輪)，將要設(shè)計的軸系和支承零件(如軸、軸承、 箱體、箱蓋)及附件等。本章將介紹其結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。 結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮整體或局部結(jié)構(gòu)的工作特點與材料的選擇；零部件結(jié)構(gòu)形 狀與強度；零部件及系統(tǒng)剛度與各零部件的位置關(guān)系及固定方式；系統(tǒng)運轉(zhuǎn)精度和靈活性與各元件的加工裝配精度和使用壽命；零部件生產(chǎn)周期與加工裝配維護 工藝性要求；設(shè)計結(jié)果的合理性與技術(shù)表達，包括正確的工程圖樣表達等。設(shè) 計、計算和繪制圖樣一般

8、應(yīng)交叉進行，注意：“邊計算，邊設(shè)計，邊修改，邊完善”。第一節(jié) 常用減速器結(jié)構(gòu) 分別給出了二 級圓柱齒輪減速器、二級圓錐圓柱齒輪減速器和各部分結(jié)構(gòu)的推薦尺寸。,圖4-1,圖4-2,表4-1,圖4-3,圖4-4,第二節(jié) 傳動裝置裝配草圖和零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、裝配草圖設(shè)計準備 裝配草圖的設(shè)計主要包括：初繪裝配草圖；軸、軸承、鍵的設(shè)計和計算；軸系設(shè)計及箱體與附件設(shè)計。草圖設(shè)計準備包括： (1)通過參觀或裝拆實際減速器，觀看錄相，閱讀相關(guān)手冊、圖冊和教材上的相關(guān)內(nèi)容，了解各零部件的功用、結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系，做到對設(shè)計內(nèi)容心中有數(shù)； (2)根據(jù)設(shè)計計算確定傳動零件的主要尺寸，如齒輪的分度圓和齒頂圓直徑、寬度

9、、輪轂長度、傳動中心距、電動機型號及軸端的相關(guān)設(shè)計要求； (3)明確各個零部件的工作要求，如鍵、軸承、傳動件、滾動軸承的潤滑、密封方式等； (4)減速器箱體的結(jié)構(gòu)形式(如剖分式或整體式等)，并計算其各部分尺寸以及附件設(shè)計等。,二、繪制裝配草圖的步驟 減速器中的傳動零件、軸、軸承是減速器的主要零件，其他零件如箱體及附件的結(jié)構(gòu)是為了滿足主要零件工作條件而設(shè)計的，設(shè)計步驟如下： (1)確定各級軸及傳動零件在裝配圖中的相對位置和布局； (2)初步估計軸徑尺寸及箱體相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸； (3)初步確定軸承型號和潤滑方式，軸承蓋、聯(lián)軸器等的類型、型號等，確定軸系部件的軸向位置； (4)軸的受力分析及設(shè)計計算(見

10、教科書例題)； (5)軸承的計算和型號的確定(見教科書例題) ； (6)校核鍵和其他零件的強度(見教科書例題) ； (7)完成減速器的總體設(shè)計。,三、初繪裝配草圖 傳動零件、軸和軸承是減速器的主要零件，其他零件的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)圍繞其進行設(shè)計。繪制裝配草圖時應(yīng)先繪制主要零件，后繪制次要零件；軸的長度確定由內(nèi)向外，直徑確定由外向內(nèi)；由粗到細，逐步完成；繪圖時，可以先以一個視圖為主，兼顧其他視圖。 (1) 布置圖面時，應(yīng)根據(jù)傳動件的中心距、頂圓直徑及輪寬等主要尺寸，估計出減速器的輪廓尺寸，合理布置圖面，選用恰當?shù)谋壤摺?(2)確定減速器各零件的相互位置時，參考圖1-7，先在主、俯視圖上畫出箱體內(nèi)傳動零

11、件的中心線、齒頂圓、分度圓、齒寬和輪轂長等輪廓尺寸； (3)確定軸承和外接零件位置為軸和軸承計算提供依據(jù)。,圖4-5,圖4-6 二級圓柱齒輪減速器草圖初步,四、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計一)箱體與軸系零件位置 傳動件、箱體、軸、軸承及軸承蓋的結(jié)構(gòu)布局和主要尺寸，可參考圖4-14-4，然后初步繪出相關(guān)零部件的位置。圖4-54-7分別根據(jù)二級圓柱齒輪、圓錐圓柱齒輪傳動方案繪制。圖中c1、 c2、的確定參見表4-1。確定軸系零件軸向位置時應(yīng)注意： (1)不同軸上的旋轉(zhuǎn)零件間，軸上旋轉(zhuǎn)零件與箱體間，均要留有一定距離，以免發(fā)生碰撞，一般取815mm。 (2)滾動軸承間距應(yīng)使軸系具有較大的剛度，滾動軸承距箱體內(nèi)機壁的距

12、離3，應(yīng)根據(jù)滾動軸承的潤滑和密封方式確定，當傳動零件邊緣圓周速度v大于23ms時，可采用飛濺潤滑方式潤滑軸承，這時可取3= 3-5mm；當軸承dn值小于2105mmrmin或v小于23ms時，可采用潤滑脂潤滑，取3 =812mm，見圖4-8。,圖4-8,（3）軸的外伸長度取決于外接零件及軸承蓋的結(jié)構(gòu)。如軸端裝有聯(lián)軸器，則應(yīng)留有足夠的裝配距離，例安裝彈性套柱銷聯(lián)軸器所要求的安裝尺寸B見圖4-9。,圖4-9,(4)采用不同的軸承蓋結(jié)構(gòu)時，箱體寬度不同，軸的外伸長度也不同，當采用凸緣式軸承蓋時(圖4-10)，軸的外伸長度考慮預(yù)留拆裝軸承蓋螺釘長度L，則可在不拆下外接零件的情況下，拆裝軸承蓋螺釘，打開

13、箱蓋；采用嵌入式軸承 蓋時，L可取較小值。,圖4-10,二)軸系結(jié)構(gòu) 根據(jù)軸上各零件和支承的位置，通過計算確定軸徑尺寸和軸承后，在進行軸系結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計時應(yīng)注意以下問題： (1)當外伸軸通過聯(lián)軸器與其它零件聯(lián)接時，根據(jù)扭矩計算的軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器孔徑相匹配。,圖3-11 軸承拆卸高度,(2)軸和軸上零件要有準確的定位，便于裝拆和調(diào)整，具有良好的制造工藝性，一般把軸做成階梯形，見圖4-10。當相鄰軸段直徑變化處的軸肩是為了固定軸上零件或承受軸向力時，其直徑變化值要大些，軸肩根部圓角半徑r應(yīng)小于軸上零件的倒角C或圓角半徑r，見圖4-9中I、等處，定位軸肩的尺寸見表4-2。當用定位軸肩固定滾動軸承時，軸

14、肩高度可,參見軸承安裝標準，以便于軸承拆卸，見圖4-11；僅為裝拆方便的軸肩其直徑變化值可較小，一般直徑變化量可取13mm。 (3)當軸表面需要磨削加工或切削螺紋時，為便于加工和提高加工效率，軸徑變化處應(yīng)留有砂輪越程槽(圖4-12)或退刀槽，具體結(jié)構(gòu)尺寸參見標準。,圖4-12,(4)軸上安裝傳動零件的軸段長度應(yīng)根據(jù)所裝零件的輪轂長度確定，由于存 在制造誤差，為了保證零件軸向定位可靠，應(yīng)使軸的端面與輪轂端面間留有一定距離，見圖4-13，一般取l=13mm。,圖4-13,(5)安裝鍵的軸段，便于裝配時使輪轂上的鍵槽與鍵對準，鍵槽布置應(yīng)靠近軸上零件裝入端，見圖4-14。鍵的長度可比軸轂配合長度短51

15、0mm，并按標準圓整。,(6)對懸臂支承結(jié)構(gòu)(如小錐齒輪軸)，為使軸系具有較大的剛度，兩軸承支點跨距不宜太小，軸上零件盡量靠近支點，圖4-15給出了支點跨距與懸臂零件間的推薦距離。,(7)裝配時需要調(diào)整齒輪的軸向位置時(如為保證大小錐齒輪錐頂重合)，常將小錐齒輪軸系裝在套杯內(nèi)，構(gòu)成一個獨立組件，并可用調(diào)整墊片調(diào)整套杯軸向位置，從而使小錐齒輪調(diào)整到正確安裝位置，見圖4-16。套杯用于固定軸承的凸肩高度應(yīng)按軸承安裝尺寸要求確定。,圖4-16,三)傳動零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)齒輪結(jié)構(gòu) 齒輪結(jié)構(gòu)通常與其幾何尺寸、材料及制造工藝有關(guān)，一般多采用鍛造或鑄造毛坯。由于鍛造后的鋼材力學(xué)性能好，當齒根圓直徑與該處

16、軸直徑差值過小時，為避免由于鍵槽處輪轂過于薄弱而發(fā)生失效，應(yīng)將齒輪與軸加工成一體。當齒頂圓直徑較大時，可采用實心或輻板式結(jié)構(gòu)齒輪。輻板式結(jié)構(gòu)又分為模鍛和自由鍛兩種，前者用于批量生產(chǎn)。輻板式結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)省材料。齒頂圓直徑da400500mm時，通常采用鍛造毛坯；當受鍛造設(shè)備限制或齒頂圓直徑da 500mm時，常采用鑄造齒輪，設(shè)計時要考慮鑄造工藝性，如斷面變化的要求，以降低應(yīng)力集中或鑄造缺陷。 (2)結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)選擇 在設(shè)計齒輪或蝸輪結(jié)構(gòu)時，通常先按其直徑選擇適宜的結(jié)構(gòu)形式，然后再根據(jù)推薦的經(jīng)驗公式計算相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸，見表4-3。,鍛造齒輪,五、箱體及軸承蓋的結(jié)構(gòu)一)箱體 減速器箱體是支承軸系部件、保證傳動零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用灰鑄鐵鑄造；重型傳動箱體，為提高強度，可用鑄鋼；單件生產(chǎn)也可采用鋼板焊接。 為便于軸系部件安裝，箱體多由箱座和箱蓋組成。剖分面多取軸的中心線所在平面，箱座和箱蓋采用普通螺栓聯(lián)接，圓錐銷定位。剖分式鑄造箱體的設(shè)計要點如下：,(1)為保證減速器支承剛度，箱體軸承座處應(yīng)有足夠的厚度，并設(shè)置加強肋。箱體加強肋有外